一种近海底层拉格朗日余环流观测系统的制作方法

本实用新型涉及近海余环流观测领域，具体为一种近海底层拉格朗日余环流观测系统。

背景技术：

在近海环境研究中，海流是基本的动力条件，而过滤掉潮流的拉格朗日余环流可以表征海水中物质例如泥沙、污染物以及营养盐等的净输运，因此是至关重要的。目前拉格朗日余环流的现场观测并不多见，且现有的观测方法主要是利用海面漂流浮标得到标识水微团的轨迹，从而得到表层拉格朗日余环流，而针对近海底层拉格朗日余环流的观测方法则更不成熟。在深海，水下声学定位的追踪方法可以实时定出水下漂流浮标的轨迹，但其成本很高，且由于近海海底的反射会造成声场复杂，使得这一方法在近岸不具可行性。人工水母的方法虽然可以观测底层的拉格朗日余环流，但因其回收时间不可控且回收率较低，不适用于定量观测。针对这种情况，亟需提出一种更可行且成本较低的观测底层拉格朗日环流的方法。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种可以大量布放且能够更准确方便低成本地观测近海底层拉格朗日环流的方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

一种近海底层拉格朗日余环流观测系统，包括数据传输系统和数据监控处理系统，其特征在于还包括随流移动监测终端，

所述的随流移动监测终端包括十字帆，该十字帆中部为圆柱状的水密控制仓，水密控制仓顶部为水密天线盒，所述的十字帆为尼龙十字帆以增加随水性，同时也可以在帆体上增减配重，以保证移动终端密度为近中性；

所述水密天线盒内部有GPRS移动通信天线、GPS/北斗定位天线及海事卫星通讯天线，水密天线盒2底部中央留有线缆通道，通过水密接头和控制仓的通讯线缆相连；水密天线盒的主要作用是进行各类数据的接收和发送；

所述的水密控制仓内有数据线缆、微控制器、GPS/北斗定位模块、GPRS移动通信模块、海事卫星通讯模块、计时器、液压泵及大容量铅酸蓄电池，

同时水密控制仓外部设有气囊及保护气囊的支架，所述气囊通过导管与液压泵相连，其主要作用是定时通过液压泵改变气囊的体积，从而改变移动终端整体的浮力，以实现终端在水里的升降。通过计时器定时控制终端的升降，每当终端上升到海面，即可通过GPS/北斗模块进行定位，并通过GPRS或海事卫星将位置信息传输至数据监控处理系统。水密控制仓与天线盒通过数据线缆进行连接。

所述的数据传输系统包括GPRS移动通讯和海事卫星通讯网络。

所述的数据监控处理系统包括监控终端、主控服务器、后台运算模块和前台可视化显示模块。

系统运行时，如图3，微控制器命令漂浮在水面的移动终端进行GPS或北斗定位，并通过GPRS模块拨号与主控服务器建立连接，经由数据线缆及天线装置传送定位数据，若利用移动通信网络无法建立连接，则切换至海事卫星通讯模块进行拨号建立连接，将数据发回主控服务器。数据传输完成后主控服务器对微控制器应答，微控制器即开始控制液压泵减小移动终端体积从而使仪器以指定下沉速度到达水底，之后再次控制液压泵使仪器总体密度近中性从而使移动终端随水运动。计时模块到达指定时刻后微控制器控制液压泵增大仪器体积从而上浮至水面，再次进行GPS定位并向主控服务器发送位置信息。主控服务器支持多线程访问，便于同时接收、解包多个数据，并将定位信息分类存放于数据库中。后台运算模块负责处理数据，得到拉格朗日环流数据。用户可由监控终端登录主控服务器以可视化形式查看移动终端返回的位置数据。主控服务器通过GPRS网络或卫星通讯网络将控制指令送往随流移动监测终端，进行控制仪器升降等工作。

在本实用新型中，所述的GPS/北斗模块、GPRS模块和海事卫星传输模块均采用市场上通用的OEM模块。

有益效果

本实用新型的近海底层拉格朗日余环流观测系统结合成熟而先进的GPS全球定位系统(Global Positioning System)或北斗卫星定位系统、GPRS移动通讯网络、海事卫星通讯网络进行定位监测及数据传输，技术灵活、可靠、价格低廉，适合大面积推广。

本实用新型通过控制仪器体积能够计算得出升降速度，结合水深数据可以控制仪器的垂向升降时间，并通过控制仪器体积改变仪器密度，从而具有良好的随水性。

本实用新型通过计时模块可以控制仪器的升降时刻，从而使观测数据更加符合拉格朗日余流的定义，使计算结果更加可靠。

本实用新型结构简单，易运输，价格低廉，可用于大面积投放观测。

附图说明

图1是本实用新型的随流移动监测终端结构图。

图2是本发明的天线盒与水密控制仓的结构示意图。

图3是本实用新型的系统架构图。

其中，1.十字帆，2.天线盒，3.水密控制仓，4.GPRS移动通讯天线，5.GPS/北斗定位天线，6.海事卫星通讯天线，7.数据线缆，8.海事卫星模块，9.GPS/北斗定位模块，10.计时器，11.GPRS移动通讯模块，12.控制器，13.电池组，14.液压泵，15.导管，16.气囊，17.支架。

具体实施方式

参见图1、2，本实施例为一个观测底层拉格朗日余流的实施例方案，包括数据传输系统和数据监控处理系统，其特征在于还包括随流移动监测终端，

所述的随流移动监测终端包括十字帆1，该十字帆1中部为圆柱状的水密控制仓3，水密控制仓3顶部为水密天线盒2，所述的十字帆1为尼龙十字帆以增加随水性，同时也可以在帆体上增减配重，以保证移动终端密度为近中性；

所述水密天线盒2内部有GPRS移动通信天线4、GPS/北斗定位天线5及海事卫星通讯天线6，水密天线盒2底部中央留有线缆通道，通过水密接头和控制仓3的通讯线缆7相连；水密天线盒的主要作用是进行各类数据的接收和发送；

所述的水密控制仓3内有数据线缆7、微控制器12、GPS/北斗定位模块9、GPRS移动通信模块11、海事卫星通讯模块8、计时器10、液压泵14及大容量铅酸蓄电池13，

同时水密控制仓3外部设有气囊16及保护气囊16的支架17，所述气囊16通过导管15与液压泵14相连，其主要作用是定时通过液压泵14改变气囊16的体积，从而改变移动终端整体的浮力，以实现终端在水里的升降。通过计时器10定时控制终端的升降，每当终端上升到海面，即可通过GPS/北斗模块9进行定位，并通过GPRS或海事卫星将位置信息传输至数据监控处理系统。水密控制仓3与天线盒2通过数据线缆7进行连接。

尼龙帆1以木质骨架将三张边长80cm方形尼龙面交叉组成中心对称的十字帆1，所用材质具有良好的随水移动性，可通过配重调整浮力；水密控制仓3为圆柱状，十字帆1的四个帆叶呈对称的十字形分布在水密控制仓3的四面，并与水密控制仓3连接；天线盒2采用ABS塑料材质，防水性好，上面为玻璃天窗，内有支架及配重，确保壳中通讯天线保持直立姿态；数据线缆7护套采用防水、抗拉性能好的聚氨酯材质，内含GPS天线馈线、GPRS天线馈线、卫星天线馈线，每对馈线用镀锡线编织，防止馈线间高频电磁干扰；微控制器11采用ARM32位的Cortex^TM-M3CPU单片机STM32f103；电池仓12采用大容量6V铅酸蓄电池；气囊16可设置在水密控制仓3的侧面和底部，本实施例的图中设置在底部；液压泵13采用微型不锈钢齿轮泵。